垃圾焚烧厂精益运营（四）：破解设备维护管理成效与成本兼得难题

本文是《垃圾焚烧厂的精益运营时刻》系列第四篇，主题是“两资两效”中的第一个资（指生产资料）：对厂房设备的管理。

厂房设备作为投资的主要部分，是最核心的生产工具和生产资料，设备管理的好坏直接影响生产安全稳定、维修费用支出，是运营管理阶段的核心议题。但同时，垃圾焚烧厂的设备管理面临着设备多而杂、工况恶劣、稳定性与经济性难以兼顾等难题，破解这些难题必须依靠先进的科学技术手段与领先的管理理念。

以高质量数据为基础的精益设备管理是人类工业发展总结出来的可行路径，垃圾焚烧厂只有从经验驱动的设备管理走向数据驱动的设备管理，才能最小化设备管理的成本——将故障扼杀在摇篮里，科学决策最具经济性的设备维护策略，同时最大程度提升设备的可靠性，而实现这一目标的关键举措就在于如何构建高质量的设备数据体系。

本文将与您分享以数据为基础的精益设备管理经验，以及如何结合短、长期举措来确保达成精益设备管理目标，提高设备管理综合产出投入比。

设备管理是垃圾焚烧运营的绝对重难点

设备管理之重

垃圾焚烧是一个典型的重资产行业，项目前期投入巨大，国内平均单位投资额一般在45-80万元/吨，一个处理能力1000吨/日的焚烧厂投资额达到4.5-8亿元，而其中设备的投资占比通常达到一半以上。因此，垃圾焚烧厂的生产成本中，折旧摊销一般是最大的一部分，占比可达35%-50%，厂房设备的维修费用亦是成本的大头，占比也可以达到10%-20%（见图1），而且与人工成本、直接材料成本等其他项相比，维修费用易涨难控，几乎可以代表全厂盈利水平高低的晴雨表。

设备管理影响的不仅是维修费用这类看得见的成本，以OEE（Overall Equipment Effectiveness，设备综合效率）视角来看，设备问题与垃圾量不足问题是OEE损失的两大主因，国内垃圾焚烧厂因设备问题导致有垃圾却不得不减产甚至停产的案例比比皆是。在垃圾量足够的情况下，减少设备问题带来的OEE损失，通常能够直接为全厂收入带来10%以上的增长空间（见图2）。总之，设备管理是垃圾焚烧厂运营管理的核心工作，设备正常则皆大欢喜，异常则既损收入又增成本，承受双倍损失。

设备管理之难

重要的事情通常都不会太容易，垃圾焚烧厂的设备管理正是如此。

首先是设备的多和杂。垃圾焚烧厂的主设备系统包括炉排炉、余热锅炉、汽轮发电机、烟气净化系统、渗滤液处理系统等多个复杂系统，总设备数量达到数千级别，而且不同设备系统之间相互影响、耦合，主线设备问题牵一发而动全身。这种复杂性要求设备管理团队具备机械工程、热力学、电气等多学科知识，挑战十足。

其次是设备运行工况之恶劣。不同于煤电的燃烧来源相对稳定可控，生活垃圾的成分变化波动大，并且含水率高、含盐量高、含氯硫等腐蚀性元素，整条生产线的工况频繁变化带来的热应力、烟气成分带来的高腐蚀性、高温环境等因素持续造成设备磨损损伤，导致垃圾焚烧厂主设备故障率偏高，设备可靠性天然就低。

最后是设备可靠性、经济性不可兼得之困。在垃圾焚烧产能过剩、国补退坡等大趋势下，不少垃圾焚烧厂已经在“勒紧裤腰带过日子”，设备能修就绝不换，在压缩成本的极致努力下，一些设计和建设阶段的遗留问题都迟迟得不到解决，设备的高可靠性也很难保障，往往是“设备带着问题跑，成本追着故障涨”，陷入恶性循环。

正是这些“重”和“难”，使得设备的精益管理更加重要：掌握了科学的方法与工具，难题才能够被突破，才能跳出恶性循环的怪圈。

跨越精益设备管理的最后一座大山：数据质量

时至今日，垃圾焚烧厂的设备管理人员大多知道一些精益管理的方法、原理，但设备的精益管理依赖于高质量的设备数据，缺失了这一前提，再多努力都会事倍功半。好消息是，一旦达成了高质量数据的目标，剩下的路将一马平川，水到渠成。

精益本质是从经验驱动到数据驱动

在DCS等技术的发展带动下，当前垃圾焚烧行业的运营基本已经进入电气化、自动化时代，各类运营参数都可以在线控制与调节，但设备管理的方式却没有完全同步升级。在大量线下调研中，我们发现许多垃圾焚烧厂在进行设备巡检、维护、维修，拟订各类工作计划时，仍然非常依赖经验而非对设备状态的准确研判、精确预测。

经验并非无用，用听声音的方式判断轴承工作是否正常、通过手感判断设备是否紧固，这些技能在提高工作效率、快速定位问题上十分有效，但依赖经验的弊端同时十分明显：依赖于个体能力，感知偏差导致的决策失误率偏高，更偏向于被动式响应而非主动式维护。

与之对应的是，数据驱动的设备管理更关注数据事实，更擅长通过监测多维数据感知设备的状态变化，在决策的准确率、故障发现时间、预警未来状态变化等方面都更胜一筹，能够全面减少设备问题出现的概率、加快解决设备问题的效率，进而在降低成本和提高设备稳定性之间寻找到最佳区间。另外，数据驱动的设备管理在减少对个体能力依赖的同时，还使整个团队的整体能力变得更强，更有利于垃圾焚烧厂的长期稳定运营。

数据问题使精益设备管理成为空中楼阁

数据驱动的精益设备管理依赖于高质量数据体系，但国内众多垃圾焚烧厂存在的诸多数据问题阻断了设备管理向着精益方向前进的道路。

一是数据采集不全面、缺失问题。当前很多垃圾焚烧厂的DCS更多的采集运行参数和运行数据，对设备本身状态的数据采集有所欠缺，例如设备的振动情况、设备的腐蚀磨损情况等关键数据。数据采集不全面就像感冒不量体温、急诊不测脉搏，如果一些数据无法通过自动化手段监测，那么应当通过日常巡检定期更新，这样才能及时、全面掌握设备的状态。

二是数据系统不打通、数据僵化问题。调研发现，很多垃圾焚烧企业的DCS系统与设备台账数据、设备维修记录、设备巡检记录等关键管理数据无法打通，更多情况下是DCS系统的大量数据没有利用起来，浪费了数据的潜在价值。在数据不能汇集、加以利用的情况下，就难以针对单一设备长期、全面跟踪动态，也就难以依靠数据做出准确判断。

三是管理数字化进程落后。在不少垃圾焚烧厂，设备管理还依赖于纸质报表，比如巡检记录、缺陷单、缺陷维修记录等还在用纸质报表记录。更严重的是数据杂乱没有标准，比如对故障的形容没有准确分类标准，比如对设备没有标准称呼或编号，同样是第三号焚烧炉，在记录中可以有五六种表述：炉#3，3#炉，3#焚烧炉，3#炉排炉，3号炉，十分不利于数据的汇总分析， 3号炉今年到底修了几次，都是哪些部件出问题永远是个谜，更不可能进一步去判断频繁维修的根本原因。

以数据为基的精益设备管理体系构建

对于精益设备管理而言，数据既是手段也是目的——当数据质量和数据体系构建好的那一天，会发现精益设备管理也已经实现了。简要来看，以数据为基的精益设备管理体系构建共分三个步骤来实施：

一是构建数据标准。确保数据质量的第一个前提就是各类数据以统一、标准化的格式呈现。例如面向垃圾焚烧厂的众多设备，首先应当形成标准设备台账，为每一台设备设定编号，记录设备之间的关系；例如应当仔细设计设备缺陷单、维修记录等工作表单的字段并规范填写格式，提前为设备缺陷类型、紧急程度分类并做好定义，将维修记录的开始、结束时间精确到分钟而不是日期。

二是构建数据采集通道。垃圾焚烧厂通常已经有一定的数据自动化采集基础，对于已经采集的数据，要打通系统间的数据分享通道，对于尚未采集的数据，根据数据的重要性、自动化采集的成本，可以通过IoT或定期人工巡检测量等方式补充采集。这些被采集到的数据应当按照数据标准进行治理、存储。

三是持续挖掘和固化数据分析应用方法。基于这些结构化的数据，挖掘数据价值已经存在无限可能。例如在辰于为某垃圾焚烧企业进行精益运营诊断过程中，仅根据其维修记录，我们对各类维修故障进行了汇总、分类，发现影响最大的两类故障，分别是“疑难杂症”和“小病不断”，“疑难杂症”类故障每次出现后基本要3天以上才能解决，“小病不断”类故障每次可以快速解决，但是由于反复出现，总的故障时长也很长（见图3）。进一步根据这些故障的特点，可以采取针对性的举措，比如研究“小病不断”背后的真正原因到底是维修不到位、备件质量差还是其他，就能真正从根源上减少故障的发生。

更深层次的应用，则是利用人工智能等数据分析技术，基于设备状态数据，准确预测、规划设备维护计划，开展预防性维护工作。例如构建设备剩余寿命（RUL）预测模型，对余热锅炉受热面管道腐蚀率进行精确预测，提前研判和预警，减少泄露事故发生率。市面上可以找到很多这样的数字化产品，我们以后再跟大家分享这部分经验。

三大行动践行设备管理长期主义

任何管理都是有代价的，精益管理也不例外，在国内很多垃圾焚烧厂已经形成管理惯性、数字化实施环境不健全等大背景下，精益设备管理如果实施不当，就会退化成一场“三个月的运动”，最终带不来任何改变。因此，有必要从长期主义的角度，结合一些长期举措、长效机制，来为精益设备管理工作提供必要支撑、必要条件。

组织：从责权分明到主人翁意识的培养

我们发现，国内很多垃圾焚烧厂在设备问题上基本都形成了运行部、技术部两部门管理格局，一个负责生产运行，一个负责设备管理维护，大体上是责权分明的，但部门之间永远都存在“部门墙”，类似“技术部指责运行部不爱护设备，导致设备常常损坏，运行部指责技术部维修效率低，耽误生产”的事情并不少见，要破解这种局面，一方面要用数据说话，找到设备故障的根本原因，判断来自“使用不当、维修质量、维护不到位、维修效率”等不同原因导致的设备效率损失大小，停止无意义的纷争；另一方面要培养垃圾焚烧厂全员的主人翁意识、责任心，员工才会在工作中自发的爱护、保护设备。

员工的主人翁意识形成主要有两个举措，一是深入部室的责权划分，尽可能将设备管理各事项的责任明确到班组、岗位，让员工明确知道这件事情是自己的职责所在；二是合理的运用绩效激励工具，将OEE、故障率等指标与绩效奖金挂钩，避免“事不关己高高挂起”的心态形成，同时要奖罚分明，加强班组管理和员工培训，将提拔机会、奖金分配额度更多倾斜到真正有能力的员工身上，形成起正直、争上游的文化氛围。

流程：好的业务与管理经验的固化和迭代

垃圾焚烧厂作为一个相对封闭的生产场所，各系统之间按部就班运转、相互配合，适合利用流程工具来开展内部管理，尤其是将数字化分析方法、数字化管理决策等过程融入到流程中，让数据流转到流程中。建议垃圾焚烧厂定期开展流程优化和迭代工作，总结工作经验，将优秀做法、作业标准持续添加到业务流程中，理顺流程中不合理与不顺畅的环节，将流程变成最佳工作指引，进一步落地变成最佳工作习惯。

模式：直接成本与潜在成本的综合决策

在维修管理上，垃圾焚烧厂一直有到底“自营好还是外包好”的争论，从单一垃圾焚烧厂的角度，说到底这只是算账的问题：根据不同垃圾焚烧厂的状态以及外部资源丰富程度，看哪种模式经济效益更优。不过在计算这笔经济账的时候，既要考虑直接成本也要考虑潜在成本。

直接成本就是外包模式下的外包费用与自营模式下的人工成本之区别、两种模式下的备品备件消耗成本对比，这需要根据企业能接触到的外包公司报价、当地人工成本综合考虑。但大多数情况下，自营的直接成本会高于外包，这是因为外包公司通过业务的专业化和规模化比垃圾焚烧厂有更多降低成本的空间。例如辰于为某企业测算自营模式下的人工成本变化，发现根据不同的人员配置方案，自营模式下成本可能提升10%-30%（见图4）。

潜在成本则是两种模式下，由于团队技术能力差异、角色变换，带来的维修响应速度、维修质量等方面的变化，一般情况下，自营团队可能拥有更强的责任心，能够更快响应、对维修质量负责，故障修复率、重复率都能够下降，对于提升设备整体OEE、提高设备可靠性方面应该能够带来更多潜在价值。但这种价值的多寡，还得看垃圾焚烧厂是否有自营的经验、相应的技术实力、团队管理上能做到多好。

另外，从总部的视角，在维修模式上还有更多的优选项，例如总部可以利用规模效应建立区域型常备维修服务团队、建立全国性设备专家团队，在减少每个垃圾焚烧厂的维修人员投入的同时，这些综合性团队的能力也可以辐射到多个垃圾焚烧厂，提高每个垃圾焚烧厂的综合能力。